基于伪随机码的激光引信探测技术

以有限大目标反射为应用对象,探讨伪随机码激光引信探测机理,同时对激光引信作用距离模型进行分析,得出了激光引信各主要参量之间的关系.在此基础上,分别对伪随机码发生器、激光发射、激光接收、光学系统进行了讨论,并给出了相关处理技术.经设计应用证明,该技术可以满足激光引信战技指标的要求,为科学设计基于伪随机码的激光引信探测器提供理论依据.

激光近炸引信单光束脉冲周向探测技术

受常规弹药空间和系统功耗的限制,激光近炸引信应用于常规弹药过程中,无法布置多个激光器和多个激光接收器,同时,系统结构要求尽量简单,故传统的光束布局方式无法直接应用;现设计出一种新型的单光束大视场脉冲旋转周向扫描方案,建立了弹目交会模型并进行了目标捕获率理论分析,讨论了系统误差的影响因素,加工制作了初始原理样机并进行了高速风洞实验,结果表明:该方案能够在转速80 000 r/min以下实现可靠联接,及常规弹药激光近炸引信360°大视场周向探测,在保证弹目交会目标捕获率的前提下,可有效减小常规弹药引信空间的占用率和系统功耗。

激光引信光束布局方式的选择与分析

随着光电技术的发展,激光近炸引信已经广泛应用于面空导弹、空空导弹等领域。针对大探测场激光近炸引信在国内外导弹中的实际应用,综合目标特性、目标探测、判别要求、以及工程实践经验,根据实验结果,重点分析了其常用的四种光束布局方式的特点和适用范围,给出了不同光束布局方式的分析、比较方法。研究成果已应用于实际设计中。

高精度激光近炸引信阈值电路设计与应用

设计了一种适合激光近炸引信的小体积新型高精度时刻鉴别电路,采用偏置开关补偿技术来抵消因电荷积累造成的过零点漂移，即依据激光回波幅度来决定偏置电压大小。分析了改进的恒比定时方法的时刻鉴别误差，并进行了详细测试，实验结果表明：信噪比大于20时，输入信号为0.2～2.134 V，既在20.12 dB动态范围内，由输入信号幅度变化和噪声变化引起的时刻鉴别误差小于125 ps，信噪比大于60时，误差小于100 ps。最后将该时刻鉴别电路应用于整机系统中进行实际检测，激光重复频率20 kHz条件下，20 m的作用距离范围内单次定距标准偏差为1.45 cm，极大提高了激光近炸引信的定距精度。

高功率窄脉冲激光发射电路分析

激光发射电路是激光近炸引信系统的重要组成部分,其技术指标直接影响整个激光引信系统的工作性能。实现激光的高功率、窄脉冲是提高激光引信系统作用距离、动态探测精度和抗云雾干扰能力的重要手段。但是,由于受激光器、驱动电路分布参数和工艺技术的影响,当激光脉冲宽度窄到一定程度时,激光脉冲峰值功率明显下降,要实现小体积的高功率、窄脉冲激光发射将面临许多实际问题。针对这一现象,从理论上对激光发射电路进行了分析,通过PSPICE软件仿真提出问题的所在,即激光器的寄生电感和放电回路杂散参数的存在严重影响了激光脉冲前沿速度和峰值功率。从驱动电路设计、元器件和激光器的选择与电路板布局布线出发,给出了相应的解决方法。

激光近炸引信距离控制精度测试技术分析

激光近炸引信距离控制精度是导弹炸点控制的保证,是实现引战配合的前提,是激光引信研制生产中的一项重要技术指标。目前,激光近炸引信距离控制精度测试主要利用"推板法"由人工完成。而激光测距机测试中采用的光电法由于存在最小启动距离问题也不满足激光引信测试要求。针对上述问题,提出了一种新的光学测试方法,并从理论上证明了该方法工程实现的可行性。

小型化激光近炸引信技术研究

小型化是激光近炸引信的关键技术和发展趋势。从激光近炸引信的工作原理出发,分别从引信体制选择、光电探测器选取、光学结构、电路系统4个方面研究了小型化的设计要求并提出了设计方案:采用距离选通与脉冲激光测距相结合的定距体制、雪崩光电二极管光电探测、接收光学系统内嵌发射光学系统的光学结构以及基于ARM核微控制器和时间数字转换器的电路系统。将设计方案付诸实施,静态实验测试结果表明:系统具备小尺寸、低功耗、高精度、一定抗干扰能力的特性,符合激光近炸引信的小型化设计需求。

激光引信高速窄脉冲互补驱动电源设计

针对激光近炸引信探测系统对激光脉冲前沿速率、激光脉宽和功率的需求,通过RLC放电回路理论分析,采用双晶体三极管互补驱动高速金属氧化物半导体场效应晶体管作为高速开关,应用微处理器C8051FXXX产生脉冲触发信号,设计出激光近炸引信高速窄脉冲大功率驱动电源.通过PSPICE软件分析与实验验证,结果表明该电源脉冲前沿上升时间约为4ns,脉宽10ns左右,激光峰值电流可以达50A.该研究有效提高了系统探测距离与抗云雾烟尘干扰的能力.

一种防空导弹毁伤效果评估仿真方法

研究了一种配有激光近炸引信的防空导弹毁伤效果评估仿真方法。以仿真软件Vega为基础,实现了弹目交会的视景仿真;应用碰撞检测技术模拟激光近炸引信的目标探测。并利用包围体方法提高碰撞检测速度,解决了目标遗失问题;通过计算破片击中目标的数量和部位,实现了对导弹毁伤效果的量化评价。在此基础上,开发了"防空导弹毁伤效果评估"仿真软件,并在导弹引信设计中进行应用,验证了算法的有效性。

基于meth小波变换的激光测距算法

针对目前常用的脉冲激光测距技术存在的测距速度和测距精度不高、仅适用于测距仪和被测目标之间相对静止或低速运动的场合的问题,提出了采用mexh小波变换方法的脉冲激光测距技术。该技术能够准确地测量出发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,并有效降低噪声干扰。实验数据表明:该技术在高速运动中对几米到十几米的目标定距精度优于(-0.3 m,0.3 m),定距时间不大于62μs,可以最大限度地发挥炸弹的爆炸威力。

半导体脉冲激光光斑整形方法研究

针对激光近炸引信的小型化激光发射系统中激光光斑过大、探测距离偏近的问题,该文在分析半导体激光器的发射光束特性和脉冲激光定距性能的基础上,设计了激光定距系统的发射透镜,使得激光光束得到准直整形。仿真结果表明,准直后的激光束发散角被压缩至1.5m rad,且远场光斑呈圆对称形状,中心辐照亮度增加到41.04 W/cm2,使原有小型低功耗的系统探测距离从8 m提高到21 m。

激光近炸引信目标特性测试方法分析

武器装备的设计原则是力求实现装备与作战环境的最佳匹配。只有把目标放到特定环境中研究,所得结果才有实用价值。激光近炸引信目标特性测试包括目标与背景激光反射的空间特性和时间特性测试。从工程实际出发,分析了激光引信目标特性测试的原理、方法、数据与建模技术,并重点介绍了对地面目标激光引信目标特性测试的有关问题。

迫弹激光引信用脉冲半导体激光电源的设计与应用

设计了适应于迫弹激光近炸引信的小体积、低电压、窄脉宽、高功率的脉冲半导体激光电源。采用电容充放电的模式,选用高速大功率MOSFET管作为开关,设计了相应的高速开关控制电路。激光电源模块的重复频率高达50 kHz,常规热电池供电电压条件下的输出脉冲激光峰值功率为9 W,光脉冲上升沿为4.2 ns,光脉宽为10 ns,为有效提高迫弹激光近炸引信定距精度和抗阳光、烟雾等干扰提供了保证。

雨滴对波长0.532μm激光光束的衰减特性

降雨对激光信号产生严重的衰减,从而给激光近炸引信的应用带来一定的影响。激光在雨中的传输衰减已在红外波段有了深入研究,而可见光波段激光在雨中传输的衰减特性还未见报道。在夫琅禾费衍射和几何光学散射理论基础上,建立单雨滴对波长0.532μm绿激光光束的传输衰减模型,通过实验测试多雨滴的透过率并与理论计算结果进行对比,误差不超过2%.研究分析表明:雨滴对波长0.532μm激光的吸收率为1.32×10-9,可忽略;在传播过程中,只考虑雨滴的散射衰减,并且受衍射与几何散射共同影响;而近红外激光由于雨滴的吸收作用使得透过率低于0.532μm.雨滴的衰减特性研究为绿激光在降雨环境下引信中的应用提供了一定的理论依据。

脉冲激光鉴相体制提高激光定距精度的几种方法

研究了脉冲激光鉴相体制激光近炸引信的定距精度,提出了影响脉冲激光鉴相体制的激光定距引信技术精度的四个因素,并对影响精度的主要因素提出了减小定距误差的方法,采用了对数放大法和提高激光发射模块发射频率的方法相结合,从而能够满足定距精度为0.3 m的要求。

激光近炸引信半实物仿真与性能验证系统

研制该系统是为进一步完善激光引信的试验评测体系,为激光引信的性能测试及设计改进提供可重复进行的、量化的标准方法和全面的作战环境模拟。介绍了激光近炸引信半实物仿真及性能验证平台的系统组成、工作原理和关键技术。采用高速滑轨及姿态控制装置模拟弹目交会过程,目标及背景模拟装置模拟激光引信作战环境,通过采集、分析激光引信实物样机的回波、状态信息验证引信性能,采用FPGA开发平台对激光引信信息处理算法进行仿真验证,数字仿真平台开展激光引信虚拟设计验证。研制激光回波高速采集存储设备、模拟设备,建立激光引信数字仿真关键模型,解决了激光引信半实物仿真研究中的关键问题。该系统的建立可以克服外场试验人力物力耗费大、重复性差等弊端,缩短研制周期,降低研制成本拟合的方法。

激光引信光束布局方式的选择与分析

文中针对大探测场激光引信在国内外导弹中的实际应用,重点分析了大探测场激光引信常用的四种光束布局方式的特点和适用范围。

激光近炸引信测距能力的光学测试方法研究

激光近炸引信距离控制精度是导弹炸点控制的保证,是实现引战配合的前提。目前,激光引信距离控制精度测试主要利用"距离仿真"的光电法来实现,由于光电法存在最小启动距离且分辨力低,不能满足激光近炸引信测试要求。文中提出一种检测激光近炸引信测距能力与测距精度的方法。利用光在光纤中走过的光程来模拟激光回波走过的光程,通过调节直角棱镜组之间的距离来进行光程的精确调节,从而利用光在测试系统中走过的光程来模拟目标反射回波,实现精确的动态距离仿真。对距离仿真系统的最小测试距离和精度进行了分析。

一种扫描式六象限激光探测系统弹目交会算法研究

针对某旋转式火箭弹定向战斗部定向探测与起爆控制系统,分析了扫描式六象限激光探测系统的构成和工作原理,提出了由激光束螺旋角计算弹体转速的方法,建立了弹体转速数学模型、弹目相对运动方程及相互间的迭代解耦算法,并编写Fortran程序进行仿真。仿真结果表明,建立的交会算法可以计算得到弹体转速、弹目相对运动速度、目标脱靶量、最佳起爆延迟时间、最佳起爆方位角等参量,且误差分析显示探测方位角误差满足定向战斗部的方位探测精度要求。

脉冲半导体激光器在激光近炸引信应用中应注意的问题

脉冲半导体激光器是激光引信的重要器件,其脉冲峰值功率的大小直接影响着激光引信的作用距离,其使用寿命和光电指标的稳定性直接关系着激光引信的使用寿命和性能。文中针对激光器的脉冲峰值功率的下降问题,分析了激光器发光机理影响其变化的因素,激光器的热效应、激光器的老化和不正确的使用方法。从激光探测原理分析了由于脉冲峰值功率下降对激光引信作用距离的影响。同时,从激光器生产过程和应用两方面剖析了加速激光器老化甚至导致失效的原因,最后根据多年使用经验,总结了脉冲半导体激光器在激光引信系统使用过程中的注意事项,并提出了解决措施。